En
Sve kategorije
En

Vijesti

Napredak istraživanja nanoceluloznih funkcionalnih materijala i njihova primjena

Vrijeme:2021-08-30 Hitova:

Nanoceluloza je najzastupljeniji resurs biomase na Zemlji. Ima prednosti lake degradacije, obnovljivi, neotrovan, jeftino i lako nabaviti, i očekuje se da će zamijeniti tradicionalne petrokemijske resurse i koristiti za proizvodnju raznih naprednih funkcionalnih materijala s visokom dodanom vrijednošću. Prema načinu pripreme i izvoru nanoceluloze, nanoceluloza se može podijeliti u tri kategorije: nanokristalna celuloza (CNC), celuloza nanoceluloza (CNF) i bakterijske celuloze (PRIJE KRISTA).




Lik 1. Izvori, mikrostruktura i potencijalne primjene nanoceluloze



Nanocelulozni funkcionalni materijali za kiralnu fotoniku
Kiralnost je sveprisutna u prirodi i igra važnu ulogu u znanosti o životu i znanosti o materijalima. CNC is a nanometer chiral photonic crystal material. Kiralna nematička struktura tekuće kristalne faze CNC-a ne može se koristiti samo za pripremu funkcionalnih filmskih materijala s visokim mehaničkim svojstvima i posebnim optičkim svojstvima, ali se također može koristiti kao vrsta sirovog mekog predloška za poticanje nanočestica da formiraju funkcionalne materijale s kiralnom strukturom. Stoga, kiralna kataliza, kiralni metamaterijali, polarizacijsko enkripcija i biosensing imaju važnu primjenu.



Lik 2. Primjena nanoceluloznih funkcionalnih materijala u kiralnoj fotonici



Nanocelulozni funkcionalni materijali za softverske upravljačke programe
Posljednjih godina, znanstvenici su genijalno dizajnirali razne biomimetičke inteligentne aktuatore temeljene na mekom materijalu dobivenom od različitih sintetičkih polimera, kao što su tipični hidrogelovi, elastomera s tekućim kristalima i polimera s memorijom oblika, oponašati ili čak nadmašiti ponašanje živih organizama u vožnji. Međutim, ovi tradicionalni materijali na bazi polimera obično se sintetiziraju kroz složene procese, skupi su i teško ih je razgraditi ili reciklirati, što može predstavljati određeni teret za okoliš. Vrijedi napomenuti da biomimetički softverski upravljački programi bazirani na nanocelulozi privlače sve više pažnje zbog svoje vrhunske mehaničke fleksibilnosti, visok kapacitet apsorpcije vlage, održivost ili ekološka prihvatljivost, višekratnu ili biorazgradivu i biokompatibilnost.



Sl. 3. Primjena funkcionalnih materijala na bazi nanoceluloze u području softverskih pokretača



Nanocelulozni funkcionalni materijali za skladištenje energije
Nanoceluloza ima veliku specifičnu površinu, izvrsna mehanička fleksibilnost, dobra kemijska stabilnost i ekološka prihvatljivost, a vlakna su međusobno isprepletena. Lako je formirati poroznu strukturu za transport iona i elektrona. Hidrofilne funkcionalne skupine kao što su hidroksilna skupina i karboksilna skupina pričvršćene su na površinu vlakna, koji ima dobru sposobnost zadržavanja vlage u otopini elektrolita, čime dobiveni funkcionalni materijali imaju široku perspektivu primjene u području skladištenja energije. Funkcionalni materijali na bazi nanoceluloze ne mogu se koristiti samo kao različite komponente uređaja za pohranu energije, kao što je dijafragma, elektrolit, ljepilo i nosač. U isto vrijeme, visokotemperaturna karbonizacija, In situ kemijska polimerizacija i strategije elektrokemijskog taloženja mogu se koristiti za kompozitiranje s elektroaktivnim materijalima kako bi se dobile finije nanostrukture i izvrsna elektrokemijska svojstva.



Lik 4. Primjena funkcionalnih materijala na bazi nanoceluloze u području skladištenja energije



Nanocelulozni funkcionalni materijali za biomedicinske primjene
U suhom stanju, mehanička svojstva nanoceluloze usporediva su s ljudskom kosti, dok je u mokrom stanju, fizikalna i kemijska svojstva nanoceluloze slična su izvanstaničnom matriksu. U međuvremenu, osim izvrsnih fizikalnih i kemijskih svojstava, nanoceluloza ima visoku kompatibilnost s drugim polimerima ili funkcionalnim materijalima, zbog čega funkcionalni materijali nanoceluloze imaju dobru praktičnu vrijednost i široku perspektivu primjene u biomedicinskom području.



Lik 5. Primjena funkcionalnih materijala na bazi nanoceluloze u području biomedicine

 


(Izvor: Granice u znanosti o polimerima)